圖像的基本知識(shí)

1、圖像的基本知識(shí),《信息隱藏實(shí)驗(yàn)教程》教學(xué)幻燈片二(2),圖像類型的相互轉(zhuǎn)換,,,圖像類型的相互轉(zhuǎn)換,下表列出了MATLAB圖像類型轉(zhuǎn)換函數(shù)及其功能：,灰度圖像的二值化方法,所謂灰度圖像的二值化方法實(shí)際上解決的就是將灰度圖像轉(zhuǎn)換為二值圖像這一問題。轉(zhuǎn)換的方法可用偽C語言描述為： 設(shè) (x,y)G 為圖像的灰度G的像素 float threshold; //定義一個(gè)轉(zhuǎn)換閾值 if ((x,

2、y)G>=threshold) (x,y)B=1; else (x,y)B=0;　　　則圖像B為G的二值轉(zhuǎn)換圖。,灰度圖像的二值化方法,,RGB圖像與索引圖像的互換,RGB圖轉(zhuǎn)換到索引圖使用的函數(shù)是rgb2ind。該函數(shù)的一般使用格式為：　　　[data,map]=rgb2ind(rgbimage

3、,tol) 或　　　[data,map]=rgb2ind(rgbimage,n)　　　引入tol和n兩個(gè)參數(shù)是因?yàn)镽GB圖像的色彩非常豐富，而索引圖無法全部顯示，故利用這兩個(gè)參數(shù)控制轉(zhuǎn)換的圖像色彩數(shù)量。tol是一個(gè)（0,1）區(qū)間的實(shí)數(shù)，相應(yīng)轉(zhuǎn)換的索引圖的調(diào)色板矩陣包含種色彩。n是一個(gè)[0, 65535]的整數(shù)，直接表示轉(zhuǎn)換后的索引圖的色彩數(shù)量。,RGB圖像與索引圖像的互換,,索引圖像轉(zhuǎn)換為RGB圖像使用的函數(shù)是ind2rgb。使用格

4、式：rgbimage=ind2rgb(data,map),RGB圖像與索引圖像的互換,,索引圖轉(zhuǎn)換為RGB圖色彩不會(huì)失真，而RGB圖轉(zhuǎn)換為索引圖一般會(huì)出現(xiàn)色彩丟失而導(dǎo)致圖像效果變差。,數(shù)字圖像的基本文件格式,圖像格式與圖像類型不同，指的是存儲(chǔ)圖像采用的文件格式。不同的操作系統(tǒng)、不同的圖像處理系統(tǒng)，所支持的圖像格式都有可能不同。在實(shí)際應(yīng)用中常用到以下幾種圖像格式。BMP文件、GIF文件、TIFF文件、PCX文件、JPEG格式、PSD格式、

5、PCD格式、PNG格式 等。在這些圖像格式中，我們使用最多的就是BMP、JPEG和PNG三種，它們的文件格式是必須要掌握的。,圖像存儲(chǔ)方式,MATLAB將圖像中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為雙精度型(double)，即64位的浮點(diǎn)數(shù)。這種存儲(chǔ)方法的優(yōu)點(diǎn)在于使用中不需要數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換，因?yàn)閹缀跛械腗ATLAB及其工具箱函數(shù)都可使用double作為參數(shù)類型。然而對(duì)于圖像存儲(chǔ)來說，此種方式表示數(shù)據(jù)會(huì)導(dǎo)致巨大的存儲(chǔ)量，所以MATLAB還支持圖像數(shù)據(jù)的另一種類型—

6、—無符號(hào)整數(shù)型(unit8), 即圖像矩陣中的每個(gè)數(shù)據(jù)占用一個(gè)字節(jié)。,圖像存儲(chǔ)方式,MATLAB及其工具箱函數(shù)都不支持unit8類型。unit8的優(yōu)勢(shì)僅僅在于節(jié)省存儲(chǔ)空間，在涉及運(yùn)算時(shí)要將其轉(zhuǎn)換成double型。我們?cè)诮窈蟮膶?shí)驗(yàn)中一般都使用double型矩陣進(jìn)行操作，這既方便調(diào)用圖像函數(shù)，又與圖像像素值的范圍一致。利用MATLAB提供的image函數(shù)，可以直接顯示8位圖像或16位圖像，而不必將其轉(zhuǎn)換為雙精度浮點(diǎn)類型。,圖像文件格式的相互

7、轉(zhuǎn)換,圖像格式間的轉(zhuǎn)換可以間接利用圖像讀寫函數(shù)來完成：首先使用imread 函數(shù)按照原有圖像格式進(jìn)行圖像讀取，然后調(diào)用imwrite函數(shù)對(duì)圖像進(jìn)行保存，并指定圖像的保存格式。例如，將一幅圖像由BMP格式轉(zhuǎn)換為PNG格式，則可以這樣實(shí)現(xiàn)：首先使用imread讀取BMP圖像，然后調(diào)用imwrite函數(shù)來保存圖像并指定為PNG格式：　　　bitmap=imread(‘mybitmap.bmp’,’bmp’);　　　imwrite

8、(bitmap,’mybitmap.png’,’png’);,顏色模型,在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域定義的顏色模型，就是在某種特定上下文中對(duì)于顏色的特性和行為的解釋方法。我們前面對(duì)色彩的討論都是基于通過紅、綠、藍(lán)三原色混合而產(chǎn)生其它顏色的成色機(jī)制上。RGB顏色模型最便于諸如視頻監(jiān)視器或打印機(jī)等硬件設(shè)備上表示顏色。但在具體的圖形應(yīng)用中，我們還會(huì)用到其它的一些顏色模型。,HSV模型,HSV模型是面向用戶的，是一種復(fù)合主觀感覺的色彩模型。H、S、V分別

9、指的是色調(diào)（彩）（hue）、色飽（saturation）和度和明度（value）。所以在這個(gè)模型中，一種顏色的參數(shù)便是H、S、V三個(gè)分量構(gòu)成的三元組。,HSV模型,HSV模型不同于RGB模型的單位立方體，而是對(duì)應(yīng)于一個(gè)圓柱坐標(biāo)系中的一個(gè)立體錐形子集。在這個(gè)錐型中，邊界表示不同的色彩。H分量表示顏色的種類，取值范圍為0~1，相應(yīng)的顏色從紅、黃、綠、藍(lán)綠、藍(lán)、紫到黑變化，且它的值由繞V軸的旋轉(zhuǎn)角決定，每一種顏色和它的補(bǔ)色之間相差180。,H

10、SV模型,S分量的取值范圍也是0~1，表示所選色彩的純度與該色彩的最大純度的比例。相應(yīng)的顏色從未飽和（灰度）向完全飽和（無白色元素）變化，當(dāng)S=0.5時(shí)表示所選色彩的純度為二分之一。V分量取值范圍同樣是0~1，從錐型頂點(diǎn)0變化到頂部1，相應(yīng)的顏色逐漸變亮，頂點(diǎn)表示黑色，頂部表示色彩強(qiáng)度最大。,HSV模型,,YCbCr模型,YCbCr模型又稱為YUV模型，是視頻圖像和數(shù)字圖像中常用的色彩模型。在YCbCr模型中，Y為亮度，Cb和Cr共同描

11、述圖像的色調(diào)（色差），其中Cb、Cr分別為藍(lán)色分量和紅色分量相對(duì)于參考值的坐標(biāo)。YCbCr模型中的數(shù)據(jù)可以是雙精度類型，但存儲(chǔ)空間為8位無符號(hào)整型數(shù)據(jù)空間，且Y的取值范圍為16~235，Cb和Cr的取值范圍為16~240。在目前通用的圖像壓縮算法中（如JPEG算法），首要的步驟就是將圖像顏色空間轉(zhuǎn)換為YCbCr空間。,NTSC模型,NTSC模型是一種用于電視圖像的顏色模型。NTSC模型使用的是Y.I.Q色彩坐標(biāo)系，其中，Y為光亮度，表示

12、灰度信息；I為色調(diào)，Q為飽和度，均表示顏色信息。因此，該模型的主要優(yōu)點(diǎn)就是將灰度信息和信息區(qū)分開來。,顏色模型之間的轉(zhuǎn)換,RGB與HSV的轉(zhuǎn)換,,RGB與YCbCr的轉(zhuǎn)換,RGB顏色模型與YCbCr模型的轉(zhuǎn)換是通過如下線性變化完成的： 以rgb2ycbcr函數(shù)為例，該函數(shù)是用來將RGB模型轉(zhuǎn)換為YcbCr模型的。其調(diào)用格式如下：ycbcrmap=rgb2ycbcr(rgbmap